Künstliches Neuron kann mit echten Nervenzellen kommunizieren

Künstliches Neuron kann mit echten Nervenzellen kommunizieren

Mainz – Eine Arbeitsgruppe des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung hat künstliche Neuronen erschaf­fen, die direkt und in Echtzeit in einer biologischen Umgebung kommunizieren können. Das langfristige Ziel ist, eine „neuromorphe Elektronik“ zu erschaffen, die direkt mit echten Nervenzellen zusammenarbeiten kann.

Dies bedeutet, dass künstliche Neuronen in der Lage sein müssen, die Vielfalt der in der Biologie vorkom­men­den Signale zu verarbeiten und in einer biologischen Umgebung zu funktionieren. „Neurone­­nähnliche Dynamik kann mit konventioneller Mikroelektronik erzeugt werden, indem oszillierende Schaltkreistopo­logien verwendet werden, um neuronales Verhalten zu imitieren“, schreiben die Forscher.

Obwohl diese Ansätze bestimmte Aspekte des neuronalen Verhaltens nachahmen könnten, führe die Inte­gration einer großen Anzahl von Transistoren und passiven elektronischen Komponenten zu sperrigen bio­mime­tischen Schaltkreisen, die sich nicht für eine direkte Bioschnittstelle in situ eigneten, hieß es.

Die Forscher um Paschalis Gkoupidenis, Gruppenleiter in der Abteilung von Paul Blom am Max-Planck-Institut für Polymerforschung, haben sich dieses Problems angenommen und ein biorealistisches künstliches Neuron entwickelt. Sie berichten darüber in der Fachzeitschrift Nature Electronics (2022, DOI: 10.1038/s41928-022-00859-y).

Sie verwendeten zum Bau des Neurons organische Substanzen – das Neuron kann damit in einer biolo­gischen Umgebung arbeiten und ist in der Lage, verschiedene in der Biologie vorkommende Signaldy­namiken zu erzeugen und mit seinen echten biologischen Gegenstücken zu kommunizieren.

„Ein solches künstliches Element könnte der Schlüssel für eine biorealistische Neuroprothetik sein, die dieselbe Sprache wie die Biologie spricht und die effiziente Wiederherstellung, den Ersatz oder sogar die Erweiterung der Funktionen des Nervensystems ermöglicht“, so Gkoupidenis. © hil/aerzteblatt.de

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